Spektrofotometri

KIMIA ANALISIS (MODUL 2)

Dr. WIDAYAT ST MT

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG 2011

Silabi

„ Dasar-dasar Spektrofotometer

„ Spektrofotometri sinar tampak, U V, dan I R.

Spektrofotometri emisi nyala

„ Spektrofotometri emisi nyala. „ A A S.

„ Potensiometri. „ Konduktometri.

„ Kromatografi gas-cair. „ Kromatografi gas-padat.g g p

Daftar Pustaka

„

Vogel’s. A.I., 1989, “Vogel’s Text Book of

Quantitative Chemical Analysis “.

„

Day, RA dan AL Underwood,1994 Analisa Kimia

Kuantitatif diterjemahkan oleh R Soedoro dkk

Kuantitatif, diterjemahkan oleh R Soedoro dkk

Penerbit Erlangga

Prinsip Spektrofotometer

„

Spektrofotometer menghasilkan spektra

„

Spektra: range dari semua frekuensi radiasi

p

g

elektromagnetik

„

Spektra suatu obyek atau materi adalah

p

y

karakteristik distribusi radiasi elektromagnetik

dari obyek atau materi tersebut

„

Spektra dihasilkan karena adanya interaksi

gelombang elektromagnetik dengan materi

Vogel 1989

Cahaya (sinar) dengan tenaga

Permukaan

Permukaan

pertama

Cahaya (sinar) dengan tenaga

radian P

₀

menabrak permukaan

pertama sampel dengan

k

b l

b

P_o P_a P_{b P}

Permukaan

ke dua

p

ketebalan = b cm

Cahaya (sinar) dengan tenaga

radian P

menabrak permukaan

R_{1 R2}

radian P

_b

menabrak permukaan

kedua sampel dengan ketebalan

= b cm

b

Tenaga radian P

ditransmisikan (diteruskan)

9

b

Harris, 1987

Tenaga radian R

₂

dipantulkan

Ditransmisikan

Ditransmisikan

Diserap

Dipantulkan

Dipantulkan

Dihamburkan

Apabila

Apabila sampel

sampel tidak

tidak

menyerap

menyerap cahaya

y

y

p

p

cahaya, ,

yy ,,

proses yang terjadi

hanyalah :

- pemantulan

11/23/2011 10

- pemantulan

HUKUM LAMBERT-BEER

Asumsi:

1 Radiasi sinar datang harus monokromatis 1. Radiasi sinar datang harus monokromatis.

2. Spesi penyerap (molekul, atom, ion, dll) independen satu sama lain. 3 R di si sin d t ng me u k n be k s lel y ng teg k lu us 3. Radiasi sinar datang merupakan berkas paralel yang tegak lurus

dengan permukaan media penyerap.

4. Radiasi sinar melintasi media penyerap dengan panjang yang sama. 4. Radiasi sinar melintasi media penyerap dengan panjang yang sama. 5. Media penyerap homogen dan tidak menyebabkan penghamburan

sinar.

6. Radiasi sinar datang mempunyai intensitas yang tidak terlalu besar yang menyebabkan efek saturasi.

Absorbance = log( Io / I ) (1)

Hukum Beer-Lambert :

where : Io = incident intensity

I = transmitted intensity This expression can be re-written as shown below.

Absorbance = abc (2)

where :a = absorption coefficient

b = length of the absorption path

c = concentration of absorbing atoms.

Ideal (a & b constant) Upward (Relatively small conc. Range) Asymptotic

(Above a certain conc., A does not increase at all)

Roll-over

(two different conc’s can give the same A, I conctant)

LIMITASI HUKUM LAMBERT-BEER

Menurut Hk. Lambert-Beer, A

berbanding lurus dengan

abc

A

=

panjang lintasan (b) dan konsentrasi (c), sehingga:

1. A tidak mempunyai limitasi terkait dengan b.

Gunakan sel yang tipis untuk sampel dengan konsentrasi tinggi. Gunakan sel yang tebal untuk sampel dengan konsentrasi rendah.

Contoh:

Contoh: Jika Jika AA = 0.410 dalam kuvet (= 0.410 dalam kuvet (bb = 1.0 cm)= 1.0 cm) Sehingga jika:

Sehingga jika: bb = 2.0 cm, = 2.0 cm, AA = 0.820 = 0.820

b

b = 0.1 cm, = 0.1 cm, AA = 0.041 = 0.041

LIMITASI HUKUM LAMBERT-BEER

2. Chemical Deviation

A berbanding lurus dengan konsentrasi (c), kecuali:

untuk konsentrasi yang terlalu tinggi atau jika terjadi reaksi kimia untuk konsentrasi yang terlalu tinggi atau jika terjadi reaksi kimia

a.

a.

Biasanya,Biasanya, AA menjadi nonlinier jika menjadi nonlinier jika cc > 0.10 M > 0.10 M

¾

¾ Pada konsentrasi diatas 0.10 M, jarak antar molekul analit menjadi Pada konsentrasi diatas 0.10 M, jarak antar molekul analit menjadi

k d k hi di ib i hi

k d k hi di ib i hi

cukup dekat, yang mempengaruhi distribusi muatan, sehingga cukup dekat, yang mempengaruhi distribusi muatan, sehingga mengubah cara molekul melakukan serapan (mengubah

mengubah cara molekul melakukan serapan (mengubah

εε

).).

b.

b.

AA menjadi nonlinier jika terjadi reaksi kimia.menjadi nonlinier jika terjadi reaksi kimia.

¾

¾ Jika analit mengalami assosiasi, dissosiasi Jika analit mengalami assosiasi, dissosiasi atau bereaksi dengan pelarut atau komponen atau bereaksi dengan pelarut atau komponen lain dalam larutan, penyimpangan Hk.

lain dalam larutan, penyimpangan Hk.

-In

HIn

1 C l + ↔ H+ Lambert

Lambert--Beer akan terjadi.Beer akan terjadi.

16

2 Color 1

LIMITASI HUKUM LAMBERT-BEER

3. Instrumental Deviation

a.

a. Efek Radiasi Polikromatik

Efek Radiasi Polikromatik

Ide lny monok om to k n melew tk n di si Ide lny monok om to k n melew tk n di si Idealnya, monokromator akan melewatkan radiasi Idealnya, monokromator akan melewatkan radiasi

monokromatis, tetapi kenyataannya monokromator akan monokromatis, tetapi kenyataannya monokromator akan melewatkan radiasi berupa pita. Bandwidth spektrometer melewatkan radiasi berupa pita. Bandwidth spektrometer akan mempengaruhi linieritas Hk Lambert

akan mempengaruhi linieritas Hk Lambert--BeerBeer akan mempengaruhi linieritas Hk. Lambert

akan mempengaruhi linieritas Hk. Lambert--Beer.Beer. Pengukuran dilakukan pada

Pengukuran dilakukan pada λλ_{max max untuk memperkecil error.untuk memperkecil error.}

17

A

B

soal

l l

d k

„

5 ml larutan permanganat yang tidak

diketahui konsentrasi mempunyai absorbansi

0 356 pada suatu panjang gelombang

0,356 pada suatu panjang gelombang

tertentu.Kemudian 1 ml larutan permanganat

standar yang mengandung 5

μ

g Mn/ml

standar yang mengandung 5

μ

g Mn/ml

ditambahkan ke dalam larutan pertama dan

absorbansinyamenjadi 0,333. Hitung

konsentrasi larutan permanganat yang tidak

diketahui dalam

μ

g Mn/ml .

Soal 2

Absorbans sebuah larutan mengandung

2,0 10

-3

_{g/l suatu solut dengan BM 180}

2,0 10 g/l suatu solut dengan BM 180

g/mol, dalam 2,0 sel adalah 0,800.

Hitung a. daya serap;

Hitung a. daya serap;

b. daya serap molar

A

abc Hitung a

A = abc Hitung a

A = εbc Hitung ε

INSTRUMENTASI

Menurut konfigurasinya, dibagi dalam:

1. Single Beam 1. Single Beam 2. Double Beam 2. Double Beam 3. Multi Channel 3. Multi Channel 1. Single Beam 1. Single Beam

INSTRUMENTASI

2. Double Beam 2. Double Beam

INSTRUMENTASI

2. Double Beam 2. Double Beam

INSTRUMENTASI

3. Multi Channel 3. Multi Channel

INSTRUMENTASI

KOMPONEN INSTRUMENTASI SPEKTOMETER

1. Sumber (

Source

) 1. Sumber (

Source

) • Argon 100 – 160 nm • Tungsten 350 – 800 nm • Deuterium 160 – 360 nm • Xenon 200 – 900 nm

INSTRUMENTASI

KOMPONEN INSTRUMENTASI SPEKTOMETER

1. Kuvet (

Sample Container

) 1. Kuvet (

Sample Container

)

INSTRUMENTASI

KOMPONEN INSTRUMENTASI SPEKTOMETER

3. Monokromator 3. Monokromator

INSTRUMENTASI

KOMPONEN INSTRUMENTASI SPEKTOMETER

3. Monokromator 3. Monokromator

INSTRUMENTASI

KOMPONEN INSTRUMENTASI SPEKTOMETER UV-VIS

4. Detektor 4. Detektor

Photovoltaic

Phototube

Diode array

Diode array

Hal-hal yang harus diperhatikan

dalam analisis

dalam analisis

spektrofotometri UV-Vis

„

Pembentukan molekul yang dapat

menyerap sinar UV-Vis

menyerap sinar UV Vis

„

Persyaratan pereaksi yaitu :

„

Reaksinya selektif dan sensitif.

Reaksinya selektif dan sensitif.

„

Reaksinya cepat, kuantitatif, dan reproduksibel.

„

Hasil reaksi stabil dalam jangka waktu yang

lama.

Penggunaan Spektrometer

„

Persiapan sampel dan larutan standar

/baku

/baku

„

Penentuan waktu operasi, uv umumnya

tidak perlu

tidak perlu

„

Pemilihan panjang gelombang

b

k

b k

„

Pembuatan kurva baku

„

Pembacaan absorbance

„

Panjang gelombang

„

Panjang gelombang

yang digunakan :

λmax.

a .

„

Alasan :

„

Kepekaan

„

Kepekaan

maksimal

„

Hukum Lambert-

Hukum Lambert

Beer terpenuhi

„

Kesalahan akan

32

Tampilan data

Pertimbangan colorimetri

g

(vogel, 1989)

Kriteria analisis colorimetri

Vogel, 1989

„

Reaksi yang menghasilkan warna

spesifik

spesifik

„

Pembentukan ion /molekul komplek misal

dengan Oksidasi

g

„

Pengendalian pH

„

Penghilangan senyawa penganggu misal

„

Penghilangan senyawa penganggu misal

dengan ekstraksi dengan pelarut organik

„

Isolasi senyawa yang akan dianalisis

y

y g

dengan ekstraksi dan membentuk senyawa

komplek

Kriteria analisis colorimetri

Vogel, 1989

„

Separasi dengan volatilasi

„

Elektrolisa denganelektroda merkuri

g

„

Proporsinal warna dan konsentrasi

Stabilitas warna

„

Stabilitas warna

„

Reproduksibilitas

„

Larutan harus jernih

„

Sensitifitas tinggi

gg

Pemilihan Solvent Vogel, 1989

„

Pelarut yang bagus terhadap senyawa

yang dianalisis

yang dianalisis

„

Tidak berinteraksi /reaksi dengan

senyawa yang dianalis

senyawa yang dianalis

„

Harus tidak menunjukkan absorpsi yang

i ifi k

d

j

l

b

signifiakan pada panjang gelombang

yang dianalis

Keuntungan Spektrofotometer

„

Penggunaannya luas, dapat digunakan untuk

senyawa anorganik, organik dan biokimia

yang diabsorpsi di daerah ultra lembayung

atau daerah tampak.

„

Sensitivitasnya tinggi, batas deteksi untuk

mengabsorpsi pada jarak 10

-4

_{sampai 10}

-5

_M.

Jarak ini dapat diperpanjang menjadi 10

-6

Jarak ini dapat diperpanjang menjadi 10

6

sampai 10

-7

_{M dengan prosedur modifikasi}

yang pasti.

yang pasti.

Keuntungan Spektrofotometer

„

Selektivitasnya sedang sampai tinggi,

„

Ketelitiannya baik kesalahan relatif

„

Ketelitiannya baik, kesalahan relatif

pada konsentrasi yang ditemui dengan

tipe spektrofotometer UV-Vis ada pada

tipe spektrofotometer UV-Vis ada pada

jarak dari 1% sampai 5%.

spektrofotometer mengukur dengan

„

spektrofotometer mengukur dengan

mudah dan kinerjanya cepat dengan

instrumen modern daerah

instrumen modern, daerah

pembacaannya otomatis

TERIMA KASIH MATUR NUWUN

SELAMAT BERKREASI YANG KREATIF

SELAMAT BERKREASI YANG KREATIF